자사의 4×1 링 몽타주와 함께 고화질 두개 직류 자극 (HD-tDCS)은 증가 focality과 기존 tDCS의 neuromodulatory 효과를 모두 결합하는 비 침습적 뇌 자극 기술입니다. 이 문서의 4×1 HD-tDCS, 안전하고 효과적인 자극을 위해 필요한 고려의 사용으로 체계적인 데모를 제공합니다.
고화질 두개 직류 자극 (HD-tDCS)는 최근 대신 더 큰 용량, 더 작은 "고화질"전극 배열을 사용하여 뇌에 전류 전달의 정확성을 증가시키는 비 침습적 뇌 자극 방법으로 개발 된 패드 기존 tDCS의 전극. 대상은 일정 구성에 배치 전극을 격려하여 이루어집니다. 이들 중 하나의 4×1 링 구성입니다. 이 방법에서 대상 피질 영역을 덮고 중앙 링 전극 (양극 또는 음극) 자극의 영역과 접하는 데 도움 개의 리턴 전극에 의해 둘러싸여 있습니다. 의 4×1 링 HD-tDCS의 전달은 건강한 피험자와 환자 모두에서 유의 한 신경 생리 학적 및 임상 효과를 유도 할 수있다. 또한, 자사의 내약성은 20 가지 분에서 2.0 밀리 암페어로 높은 농도를 사용하여 연구에 의해 지원됩니다.
의 4×1 HD-tDCS는 perfor를 간단하더라도남성, 정확한 전극의 위치를 정확하게 대상 피질 영역을 자극하고 neuromodulatory 효과를 발휘하기 위해 중요합니다. 특히 HD-tDCS에 대해 테스트 한 전극 및 하드웨어의 사용은 안전성과 내약성 중요합니다. 의 4×1 HD-tDCS 대부분의 출판 연구는 특히 통증 관련 결과에 대해, 일차 운동 피질 (M1)를 대상으로 한 것을 감안할 때,이 글의 목적은 체계적 M1 자극에 사용뿐만 아니라, 취해야 할 사항을 설명하는 것입니다 안전하고 효과적인 자극. 그러나 여기에 설명 된 방법은 다른 HD-tDCS 구성 및 대뇌 피질의 대상에 대해 적용 할 수 있습니다.
두개 직류 자극 (tDCS)는 신경 세포의 휴식 막 잠재력을 수정 할 수있는 비 침습적 뇌 자극 기술과 자연의 연결을 소성의 정도 자극의 영역에서뿐만 아니라 내생 μ-아편 시스템 2 등 상호 신경망 1이며 따라서 변조 대뇌 피질의 흥분. 낮은 비용, 간단한 응용 프로그램과 휴대 함께 tDCS의 neuromodulatory 효과, 설정의 다양한 지난 10 년간의 광범위한 사용을 주도했다. 이러한 신경 생리 학적 연구,인지 및 행동 중재와 같은 만성 통증, 우울증, 편두통, 뇌졸중, 파킨슨 병 및 이명 3 같은 질환을 평가하는 환자의 연구를 포함했다. 그러나 직류 배달 (DC) betwee있는 대뇌 피질의 비교적 넓은 영역을 자극하는 가장 일반적으로 25-35cm 2 사이의 큰 패드를 사용하여 수행됩니다N 양극과 음극 4. 따라서, 주위의 해부학 적 영역의 자극과 관련이없는 대상 피질 지역의 초점 자극이 기술을 달성하기 어렵습니다. 몇 가지 방법은 전극 간에게 거리 5 변화 및 증가 / 감소 / 전극 (6)에 따라 대뇌 피질의 지역에서 변조를 높이기 위해 패드의 크기를 감소시켜 전류의 흐름을 "모양"을 위해 연구하고 있습니다. 그럼에도 불구하고, 추가로 대상 전류의 흐름에 노력 전극 7,8 사이의 전류 션트을 피하면서 관심 남아있다.
고화질 (HD) tDCS 작은 배열, 특별히 고안된 전극 9를 사용하여 새로 개발 된 개입이다. 다른 구성은 목표 10 자극을 개선하기 위해 수정 될 수있는 테스트되었습니다. 그중의 4×1 링 구성 둘러싸여 대상 피질 영역을 덮고 중심 전극을 사용하는 몽타주입니다4 개의 전기 수술기 있습니다. 중심 전극 anodal 또는 cathodal 하나로 자극의 극성을 정의하고 리턴 전극의 반지름은 흥분 변조를 겪고 영역을 제한. 뇌 모델링 연구는 기존의 tDCS 4의 표준 바이폴라 몽타주 비교의 4×1 HD-tDCS 구성을 사용 피질 진행 변조의 영역이보다 제한된 것을 보여줍니다. 또한, 자사의 focality은 조직 (모델링) 매개 변수를 11 강력합니다. 초점 현재 배달 12 확인의 4×1 링 두개 전기 자극을 사용하여 임상 neurophysiologic 연구.
이 개입의 잠재적 인 응용 프로그램은 기존 tDCS의 것과 유사하다. 기존 tDCS (14)에 의해 유도하여 사람들을 오래 버틸 수 일차 운동 피질 (M1) 대뇌 피질의 흥분 13 보고서 변경 후 효과에의 4×1 링 HD-tDCS를 사용하여 행동 및 neurophysiologic 연구. 2.0 밀리 암페어 (mA)의 높은 농도는 20 가지 분을 위해 전달 될 때의 4×1 링 HD-tDCS를 사용하여 현재의 연구는 정상인 13-15 환자 16 모두의 인내를 지원합니다. HD-tDCS가 잘 용납되어 있지만, 그것은 단지 장치와 특별히이 목적을 위해 테스트 한 전극을 사용하는 것이 중요합니다.
이 문서의 목적은 HD-tDCS를위한 4×1를 링 전극의 사용으로 체계적인 데모를 제공하는 것입니다. 그것은 다른 임상 연구 설정에서 사용되는 가장 일반적인 몽타주로 M1의 자극이 선택되었다. 그러나 설명 방법은 같은 배 외측 전두엽 피질 (DLPFC)와 같은 다른 뇌 영역의 대상에 대해 적용 할 수 있습니다. 여기에 표시되므로 올바른 전극의 위치를 정확하게 대상 피질 영역을 자극하기 위해 수행하는 간단하지만 중요합니다. 우리는이 데모는 향후 HD-tDCS의 엄격함을 지원하고 향상에 기여하겠습니다이 소설의 중재 메커니즘과 응용 프로그램에 추가 증거를 제공합니다 시험.
중요한 단계
절차를 시작하기 전에 확인해야 할 부분
자극을 시작하기 전에 연구자들은 참가자가 HD-tDCS에 대한 금기 사항이 없음을 확인해야합니다. 표 1은 고려되어야 할 몇 가지 중요한 고려 사항을 나열하고 심한 머리에 금속 임플란트 또는 장치의 존재를 포함하여 가장 중요한 금기, 요약 뇌 손상 또는 중요한 피부 병변. 전극 배치를 위해 준비하는 동안 연구원의 4×1 링 주변에서 후자의 존재를 검사해야한다. 이러한 병변이있을 경우 우리는 기술의 응용 프로그램을 사용하지 않는 것이 좋습니다. 이 문서에 나와있는 HD 전극 및 케이스를 사용하는 경우 피부 병변이보고되지 않은 생각으로이 중요하고, 피부 손상을 비켜 수행 할 경우, 특히 기존의 tDCS 3 여러 가지 연속 세션의 배달 후보고되었다십사일 25 RA 기간.
금속 임플란트 또는 두개골이나 뇌 실질의 결함의 존재는 상당히 전류 흐름 17,26 및 목적 이외의 다른 피질 영역의 자극 결과를 수정할 수 있습니다. 안전을 위해 자극 이식 의료 기기 환자에서 피해야한다. 연구는 특히 이러한 조건을 공부에 집중하지 않는 상대 금기는 뇌졸중의 간질이나 역사의 존재를 이용하실 수 있습니다. HD-tDCS는 안전에 관한 자료의 부족으로 인해 임신 한 여성 피해야한다.
그것은 기존의 tDCS 장치의 4×1 멀티 자극 어댑터를 연결할 때 케이블의 극성을 확인하는 가장 중요합니다. 그렇게하지 않으면 참가자에게 자극의 잘못된 유형을 제공 될 수 있습니다. 케이블은 종종 빨강있을 수 있습니다 "센터"로 표시해야합니다, 올바른 단자 (양극 또는 음극)에 연결되어.
운영자는 시각적으로 각 사용하기 전에 전기 제품의 퇴적 증거 자세 / AgCl을 소결 링 전극을 검사하고 표시된 경우이를 교체해야합니다. 각 활성 자극 세션 후, 전기 화학적 반응의 제품은 전극의 하단에있는 거친 표면에 구축하는 경향이있다. 이러한 이유로, 각 전극은 단지 두 개의 활성 자극 세션의 4×1 구성의 중심에 위치하는 것이 좋습니다. 그 후, 그것은 회전 수 및 반환 전극의 하나로서 사용 할 수 있습니다. 세트에있는 5 개의 전극을 각각 두 번 중심 전극을 역임했다되면, 전극의 새로운 세트를 사용하는 것이 좋습니다. 그것은 각 전극 레이블을 조정 방식을 회전하기 위해 사용하는 사용자의 숫자를 기록하는 간단합니다. 인내뿐만 아니라, 전극 (제한적) 회전은 균등하게 분배되지 않습니다 현재의 높은 임피던스 사건을 방지하기위한 것입니다 ACROSS 개의 리턴 전극. 연산자 (같은 단계 5.12-5.14에서 설명)의 자극에 먼저 연락 품질을 확인하고, 더 비정상적으로 높은 저항 값이 발생하지 않습니다 것을 보장 할 책임이 있습니다.
그것은 참가자가 지나치게 자신의 머리를 이동하거나 실수로 케이블을 끌어와 그들을 쫓아하거나 중단하는 발생할 수 있습니다. 이런 이유로 들어, 표면의 4×1 어댑터 출력 케이블 (예 : 의자 또는 참가자의 옷)를 플라스틱 케이스 주위에 루프를 각각의 케이블을 테이프에 좋습니다.
원하는 경우, 잠재적으로 불편한 감각을 방지하고 연구 참가자의 눈부신 향상하기 위해 두피에 국소 마취제를 추가 할 수 있습니다. 그러나, 피부 화상은 HD-tDCS로보고되지 않았지만,이이 부작용을위한 작은 이론적 인 위험이 될 수 있으며, 국소 마취제의 사용이 연구에서 참가자를 방지 할 수도 염두에 보관해야자극 중에 eporting. 불편 함은 일반적으로 경증으로보고되는이 데모에서는,뿐만 아니라 우리의 이전 연구에서와 같이, 우리는 국소 마취제를 사용하지 않았습니다.
위에서 언급 한 바와 같이, 최적의 결과를 위해 그것은 플라스틱 케이스의 한계를 넘어 확산 전기 젤을 방지하는 것이 매우 중요합니다. 그렇지 않으면, 한 전극에서 다른 현재의 세력 션트.
자극시 중요 고려 사항
이것은 연구 설계의 일환으로 요구되지 않는 한, 주제, 자고 읽거나 그렇지 않으면 자극 세션 동안 산만해서는 안됩니다. 그것은 강렬한인지 노력, 지루함이나 수면, 근육의 활성화와 대뇌 피질의 흥분의 변화를 선도하는 다른 활동은 기존의 tDCS 27 변경된와 반대 효과가 발생할 수 있다고보고 되었기 때문에 이것은 중요합니다.
의 개시시삼십초의 기간 동안 timulation, 전류 흐름이 갑자기 시작 장치에서 부작용을 방지하기 위해 자동으로 램프 전류를 최대 아래로. 기존 tDCS 장치가 전류를 생성하는 동안 비슷한 이유로 들어, "패스"와 "스캔"모드로 전환되지 않습니다. 주기적으로 그들이 자극이 안전하게 진행되고 있는지 확인하기 위해 절차에 편안하게 있는지 과목을 문의하는 것이 좋습니다.
소아 환자 등 취약 인구에 자극 용량 조절이 필요할 수 있습니다.
수술 후 실용적인 측면
안전에 관한 추가 증거를 수집하고 HD-tDCS의 효과를 모니터링하기 위해, 우리는 각 세션에 다음 참가자들에게 전달해야한다 표 3에 도시 된 하나 같은 부작용 설문지를 사용하는 것이 좋습니다. 가장 일반적인 adve의 존재를 화면으로 확인이러한 불편 등의 HD-tDCS와 관련된 RSE 효과, 따끔 거림, 가려움증과 감각을 레코딩합니다. 또한, 이러한 데이터의 의미 성을 정량적 인 주관적인 점수에 대한 요구에 의해 향상 될 수 있습니다. 이 환자는 1에서 5까지 또는 1에서 10까지 인스턴스에 대한 부작용의 강도 또는 심각도를보고하는 숫자 스케일을함으로써 달성 될 수있다. 각 가짜 세션 후 부작용 설문지를 전달하는 것도 중요하다. 이 활성 및 사기 모두 자극과 관련된 부작용의 빈도를 비교 할 수 있습니다. 기존 tDCS를 들어, 일부 부작용 가짜 그룹 24 한 예 인 두통에 더 자주보고 된 바있다.
가능한 수정
의 4×1 HD-tDCS를 들어, 자극 프로토콜이 다른 대상의 위치, 현재의 극성과 강도, 그리고 반지의 반경을 포함한 설계 될 수있다. 일반적으로, 증가의 4×1 링 직경은 increa에합니다SE 링 28 이하 침투 및 최대 강도의 깊이. 반대로, 반지 반경을 줄이는 것은 focality 증가하지만, 뇌의 전기장을 유도 감소한다. 따라서, 표시 기준, 최적 용량의 추가 조사가 보증합니다.
이 문서의 4×1 링 HD-tDCS에 초점을 맞추고 있지만, 다른 전극 배치는 다른 사람의 사이에서, 같은 4X2 및 3×3로 (이중 지구)로 사용할 수 있습니다. HD-tDCS 맞춤 많은 옵션을 제공하지만, 여기에 설명 된대로 전극을 배치하고 준비하는 방법은 단지 하드웨어와 특별히이 목적을 위해 테스트 한 액세서리를 사용하여 함께 따라야한다. 이 HD 플라스틱 케이스 디자인, 젤, 및 전극에 특별한주의를 지불 포함되어 있습니다. 예를 들어, 자세 / AgCl을 소결 링이 아닌 다른 전극은 또한 자세 펠렛, 자세 / AgCl을 펠렛, 자세 / AgCl을 디스크 및 고무 펠릿 9로 DC를 제공하기 위해 테스트되었습니다. 그러나 AG 및 고무 펠릿 전극 모두 유도D 산도의 변화, 온도와 전극 전위의 증가는 자세 / AgCl을 링 및 디스크를 제외한 모든 전극에 대해보고 하였다. 따라서 자세 / AgCl을 링 전극 효과적이고 안전한 방법이 될 수 있다는 것을 나타납니다. 향후 본 논문에서 설명하는 방법의 수정 또한 두개 교류 전류 자극 등의 개입을 제공하는 데 사용할 수 있습니다.
제한
이 시점에서, 대뇌 피질의 흥분에의 4×1 링 HD-tDCS 극성의 역할은 불분명 남아있다. 신경 생리 학적 연구는 1.0 mA와 anodal의 4×1 링 HD-tDCS 2.0 mA 모두 건강한 주제 13,14 사이에 대뇌 피질의 흥분이 증가하는지도보고 왔지만 어떤 일반화하기 전에 특히 HD-tDCS 연구를 다루는 증거의 넓은 바디가 필요합니다 할. 또한,의 4×1 링 HD-tDCS를 사용하여 대뇌 피질의 흥분 변조의 효과가 완두콩 도달 시간 의존 할 수있는 주목할 필요가있다자극의 종료 후가 아니라 즉시 14,16 후 몇 분 K. 따라서, 간섭에 따라 서로 다른 시간 지점에 순차적 평가는 정확한 결과를 얻기 위해 필요할 수 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
저자는이 비디오에 대한 봉사를 위해, 편집에 도움 알렉산더 벤츄리를 Kayleen 위버 감사합니다,이 문서에 사용 된 인물 중 하나,이 작업을 수행하기 위해 주어진 지원 월러스 H. 풀 베는 기초를 제공하는 데니스 트루 옹. MS VOLZ는 독일 Schmerzgesellschaft eV의 [고통의 연구를위한 국제 협회 독일의 장 (IASP)가]에서 박사 장학금으로 후원됩니다.
Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
One conventional tDCS device (Soterix 1×1 Low-intensity DC Stimulator) | Soterix Medical Inc., New York, NY, USA | 1300A | |
One 4×1 Multichannel Stimulation Adapter | Soterix Medical Inc., New York, NY, USA | 4X1-C2 | |
Four 9V batteries | Many manufacturers available | ||
One modular electroencephalogram recording cap | EASYCAP GmbH, Germany | EASYCAP | |
Five Ag/AgCl sintered ring electrodes | Stens Biofeedback Inc., San Rafael, CA, USA | EL-TP-RNG Sintered | |
Five specially-designed plastic casings and their respective caps | Soterix Medical Inc., New York, NY, USA | ||
One plastic plunger | Soterix Medical Inc., New York, NY, USA | PSYR-5 | |
Cables | Soterix Medical Inc., New York, NY, USA | CSIN-X2 Input Cable, CSOP-D5 Output Cable | |
One measuring tape | Many manufacturers available | ||
One wooden cotton swab | Many manufacturers available | ||
Electrically conductive gel (Sigma Gel) | Parker Laboratories, New Jersey, NJ, USA | 15-25 | |
One 3- or 5-ml syringe | Many manufacturers available | ||
Adhesive tape | Many manufacturers available | ||
Paper towels | Many manufacturers available |